EMI/EMC设计(二)磁通量最小化的概念在PCB中,会产生EMI的原因很多,例如:射频电流、共模准位、接地回路、阻抗不匹配、磁通量……等。为了掌握EMI,我们需要逐步理解这些原因和它们的影响。虽然,我们可以直接从电磁理论中,学到造成EMI现象的数学根据,但是,这是一条很辛苦、很漫长的道路。对一般工程师而言,简单而清楚的描述更是重要。本文将探讨,在PCB上「电的来源」、Maxwell方程式的应用、磁通量最小化的概念。电的来源 与磁的来源相反,电的来源是以时变的电双极(electricdipole)来建立模型。这表示有两个分开的、极性相反的、时变的点电荷(pointcharges)互为相邻。双极的两端包含着电荷的变化。此电荷的变化,是因为电流在双极的全部长度内,不断地流动而造成的。利用振荡器输出讯号去驱动一个没有终端的(unterminated)天线,此种电路是可以用来代表电的来源。但是,此电路无法套用低频的电路原理来做解释。不考虑此电路中的讯号之有限传播速度(这是依据非磁性材料的介电常数而定),反正射频电流会在此电路产生。这是因为传播速度是有限的,不是无限的。此假设是:导线在所有点上,都包含相同的电压,并且此电路在任何一点上,瞬间都是均衡的。这种电的来源所产生的电磁场,是四个变量的函数:回路中的电流振幅:电磁场和在双极中流动的电流量成正比。双极的极性和测量装置的关系:与磁来源一样,双极的极性必须和测量装置的天线之极性相同。双极的大小:电磁场和电流组件的长度成正比,不过,其走线长度必须只有波长的部份大。双极越大,在天线端所测量到的频率就越低。对特定的大小而言,此天线会在特定的频率下共振。距离:电场和磁场彼此相关。两者的强度和距离成正比。在远场(farfield),其行为和回路源(磁的来源)类似,会出现一个电磁平面波。当靠近「点源(pointsource)」时,电场和磁场与距离的相依性增加。近场(nearfield)(磁和电的成份)和远场的关系,如附图一所示。所有的波都是磁场和电场成份的组合。这种组合称作「Poynting向量」。实际上,是没有一个单独的电波或磁波存在的。我们之所以能够测量到平面波,是因为对一个小天线而言,在距离来源端数个波长的地方,其波前(wavefront)看起来像平面一样。这种外貌是由天线所观测到的物理「轮廓」;这就好像从河边向河中打水漂一样,我们所看到的水波是一波波的涟漪。场传播是从场的点源,以光速的速度向外辐射出去;其中,。电场成份的测量单位是V/m,磁场成份的测量单位是A/m。电场(E)和磁场(H)的比率是自由空间(freespace)的阻抗。这里必须强调的是,在平面波中,波阻抗Z0,或称作自由空间的特性阻抗,是和距离无关,也和点源的特性无关。对一个在自由空间中的平面波而言: 波前所承载的能量单位是watts/m2。 就Maxwell方程式的大多数应用而言,噪声耦合方法可以代表等效组件的模型。例如:在两个导体之间的一个时变电场,可以代表一个电容。在相同的两导体之间,一个时变磁场可以代表互感(mutualinductance)。附图二表示这两种噪声耦合机制。图一:波阻抗和距离的关系平面波的形状 若要使此噪声耦合方法正确,电路的实际大小必须比讯号的波长小。若此模型不是真正正确时,仍然可以使用集总组件(ponent)
EMI 来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.